新型混合有源滤波器建模及其特性研究

以 流 过 注入 支路 的基 波 电流 大 部 分 流 人 该 网 络 ， 少 的基 波 很
电 流 流 人耦 合 变 压 器 和 逆 变 器 。单 独 注 人 式 混 合 有 源 滤 波 器 由无 源部 分补 偿 无 功 功 率 ， 源部 分 和无 源 部 分 共 同 抑 制 有
谐波 。
根 据 单 独 注 入式 混 合 有 源 滤 波 器 的 滤 波 原 理 ， 入 支 路 注
ＡＰ Ｓ Ｃ ， 现两 者 优 势 互 补 而 又 弥 补 各 自缺 点 ， 建 立 相 Ｆ Ｉ ）实 并
应模 型 ， 析 该 类 型下 所表 现 出来 的控 制 特 性 和 输 出 频 率 特 分 性 还 不多 见 。
该 文 分 析 了单 独 注 人 式 混 合 有 源 滤 波 器结 构 及 原 理 ， 建
逆 变 器 、 出滤 波 器 、 合 变 压 器 、 入 支 路 几 部分 构 成 。直 输 耦 注
流 侧 电 容 和 电 压 型 逆 变 器构 成 有 源 部 分 ， 入 支 路 下 面 的 电 注
容 和 电感 构 成 基 波 谐 振 电 网 谐 波 。 上 面 的 电容 主 要 是 考 虑 补 偿 电 网基 波 无 功 ， 以及 尽 量 使 有 源 滤 波器 的输 出电 流 注 入 到 电 网 以治 理 电 网 谐 波 。
振 注入 型 ＡＰ Ｆ和 并 联 混 合 型 有 源 滤 波 器 结 合 到 一 起 ， 取 选 了 两种 有 源 滤 波 器 的优 点 ， 互 相 弥 补 了各 自的 缺 点 ， 得 又 使 单 独 注入 式 混 合 有 源 滤 波 器 兼 具 较 大 容 量 的无 功 补 偿 能 力 和 较小 的逆 变器 容 量 。 由 于 串 联 谐 振 Ｌ 网 络 谐 振 于 基 波 Ｃ 频 率 ， 基 波 阻 抗 近 似 为 ０ 相 当 于 基 波 电流 的 短 路 通 道 ， 其 ， 所
立了 Ａ Ｆ Ｉ Ｐ Ｓ Ｃ系 统 的 控 制模 型 方程 ， 详 细分 析 了 基 于 负 载 并 谐 波 电流 来 控 制 逆 变 器 输 出 电压 的 控 制 策 略 下 ， 载 谐 波 电 负 流 的 波 动 、 源谐 波 电 压 的波 动 、 网 阻抗 的 波 动 、 网 频 率 电 电 电 的波 动 对 滤波 系统 控 制 性 能 的影 响 及 其 输 出 频 率 特性 ， 得 所
ＨＡＰ 一 能 够 在 不 同 容 量 场 合 进 行 应 用 ， 须 采 用 合 适 的 Ｆ 必 拓扑 结 构 和 控 制 策 略 ～ 目前 ， 内 的 混 合 有 源 滤 波 器 田 国 （ ｂｉ Ａｃｉｅ ｏ ｅ ｉｅ） Ｈｙ ｒ ｔ ｗ ｒ ｌ ｒＨＡＰ ｄ ｖＰ Ｆｔ Ｆ研 究 真 正 将 无 源 电 力 滤
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第 ２ ９卷第 ３期
２０ ０ ８年 ６月
衡 阳 师范 学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｙ ｎ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｒ ａ ｆ Ｈｅ ｇ ａ ｇ Ｎｏ ｍａ ｉｅ ｓｔ
Ｎｏ ３ ｌ ２ ． Ｖｏ ｜ ９
Ｊ ｎ ．２ ８ ｕ ｅ ０ ０
新 型 混合 有 源滤 波 器 建模 及 其特 性 研 究
周 君 求 ， 陈 凯 ， 王 少 杰
（ 阳 学 院 电 气 与 信 息 工 程 系 ，湖 南 邵 阳 邵 ４２０ ） ２ ０ ０
摘 要 ： 为提 高有 源 滤 波 器 的滤 波性 能 ，减 少 日趋 严 重 的 谐 波 问 题 ，提 出 了一 种 新 的 滤 波 系统 结 构 。 该 文 详 细 分析 了 工作 原 理 ，用数 学 建模 的 方法 ，建 立 了该 滤 波 系统 的 控 制 模 型 方 程 ， 分 析 了在 基 于 负载 谐 波 电 流 控 制 逆
变 器 输 出 电压 的 控 制 策 略 下 ， 负载谐 波 电流 的 波 动 、电 源 谐 波 电 压 的 波 动 、 电 网 阻 抗 的 波 动 、 电 网 频 率 的 波 动
对 滤 波 系统 控 制性 能 的 影 响 ，接 着 分析 了采 用 Ｐ ＷＭ 控 制 下 逆 变 器输 出到 电 网过 程 中谐 波 电 流 相 位 的 变 化 研 究 表 明该 混合 有 源 滤 波 器具 有 较 大 容 量 的 无功 补 偿 能 力 和 较 小 的 逆 变器 容 量 ． 试 验 和 仿 真 结 果 证 明 该 混 合 有 源
的主 要 作 用 是 给 谐 波 提供 一条 低 阻 抗 的 通 道 ， 隔 电 网 电 压 阻 和 补 偿 一 定 的 无 功 。 有 源 滤 波 器 的 作 用 主要 是 改 善 整 个 滤 波 系 统 的滤 波 性 能 和 滤 波效 果 ， 制 电 网背 景 谐 波 电压 对 负 抑 载 供 电 电压 的影 响 ， 制 无 源 滤 波 器 和 电 网 电 感 形 成 的 串并 抑
波 器 和 ＡＰ Ｆ结 合 在 一 起 ， 成 单 独 注 入 型 混 合 有 源 滤 波 形
器 。 （ ｔ ｅ Ｐ ｗｅ ｌ ｅ ｔ ｉｇｅ ｎｅ ｔ ｎ Ｃｉｃ ｉ， Ａｃｉ ｏ ｒ Ｆ ｉ ｒ ｗｉ Ｓｎ ｌ ｖ ｔ ｈ Ｉｊｃｉ ｒｕｔ ｏ
从 图 １ 以 看 出 ， 独 注 入 式 混合 有 源滤 波 器 把 串联 谐 可 单
滤 波 器 的 正确 性 和 可行 性 ，对 滤 波 器 的设 计 和 使 用具 有 重 要 的 理 论 指 导 意 义和 实 用价 值 。 关 键 词 ：电 力 电子 ；谐 波 治 理 ；有 源滤 波 器 ；建 模 ；控 制特 性 ；输 出频 率 特 性 中 图 分 类 号 ：ＴＮ １ ． ７３ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １ ７ 一 Ｏ １ （ ０ ８ Ｏ 一Ｏ ５ 一 Ｏ ６ ３ ３ ３ ２ ０ ）３ ¨ ８ ５ Ｏ
０ 引 言
随 着 有 源 Βιβλιοθήκη 力 滤 波 器 的 不 断发 展 和 应 用 ， 波 治 理 研 究 谐
和应 用 的 方 向 越 来 越 趋 向 多 样 化 和 适 应 性 。 为 了 能 使
Ｓｎ ｌ ｎｅｔｏ ｒｕｔＡＰ Ｉ 如 图 １所 示 ， 统 由 电 压 型 ｉｇｅｉｊｃｉｎ Ｃｉ ｉ， ＦＳＣ） ｃ 系